CN101414690A - 燃料电池堆结构 - Google Patents

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CN101414690A CNA2007101632174A CN200710163217A CN101414690A CN 101414690 A CN101414690 A CN 101414690A CN A2007101632174 A CNA2007101632174 A CN A2007101632174A CN 200710163217 A CN200710163217 A CN 200710163217A CN 101414690 A CN101414690 A CN 101414690A
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Abstract

本发明是一种燃料电池堆结构，包括：一片第一阴极端板、一第一燃料电池模块、一片阳极流道板、一第二燃料电池模块、一片第二阴极端板，由上而下堆栈而成；其中，该第一燃料电池模块、该第二燃料电池模块为相同结构，以及各个燃料电池模块分别包括：一片阴极集电板、至少一个以上的膜电极组、一片黏合胶片，具有至少一个容置空间，且该些容置空间用来分别容置该些膜电极组、一片定位板，具有至少一个以上的容置空间、至少一片以上的集电片，分别设置于该定位板的该些容置空间；其中该黏合胶片用来将该阴极集电板与该定位板黏着一起，且该阴极集电板与定位板将该些膜电极组夹层于其间，其中该第一阴极端板与该第二阴极端板为相同结构，两者内侧表面设置有朝向第一方向的阴极流道结构，其中该阳极流道板两相对表面各设有朝向第二方向的阳极流道结构，并且该第一阴极端板与该第二阴极端板的第一方向阴极流道结构垂直于该阳极流道板的第二方向阳极流道结构。

Description

燃料电池堆结构
技术领域
本发明关于一种燃料电池堆结构，特别是关于一种燃料电池堆结构，其具备组装容易的优点。
背景技术
美国专利早期公开US20060051626A1《燃料电池堆结构(Fuel CellStack)》已揭露一种燃料电池堆的结构，以及美国专利早期公开US20050074652A1《直接液态馈入式燃料电池堆结构(Direct Liquid FeedFuel Cell Stack)》也已揭露一种燃料电池堆的结构，以及美国专利早期公开US20050042493A1《燃料电池装置(Fuel Cell Device)》也已揭露一种燃料电池堆的结构。此三种所揭露的燃料电池堆结构乃有助于燃料电池堆结构的开发者了解燃料电池堆结构。
本发明的发明人有鉴于习知燃料电池堆结构其结构上尚有改进之处，因而亟思发明而改良出一种燃料电池堆结构，其具备组装容易的优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池堆结构，具备组装容易的优点。
为达上述目的，本发明包括：一片第一阴极端板、一第一燃料电池模块、一片阳极流道板、一第二燃料电池模块、一片第二阴极端板，由上而下堆栈而成；其中，该第一燃料电池模块、该第二燃料电池模块为相同结构，以及各个燃料电池模块分别包括：一片阴极集电板、至少一个以上的膜电极组、一片黏合胶片，具有至少一个容置空间，且该些容置空间用来分别容置该些膜电极组、一片定位板，具有至少一个以上的容置空间、至少一片以上的集电片，分别设置于该定位板的该些容置空间；其中该黏合胶片用来将该阴极集电板与该定位板黏着一起，且该阴极集电板与定位板将该些膜电极组夹层于其间，其中该第一阴极端板与该第二阴极端板为相同结构，两者内侧表面设置有朝向第一方向的阴极流道结构，其中该阳极流道板两相对表面各设有朝向第二方向的阳极流道结构，并且该第一阴极端板与该第二阴极端板的第一方向阴极流道结构垂直于该阳极流道板的第二方向阳极流道结构。
为能对本发明的构造、特征及其使用功效有更深一层的认识与了解，兹举较佳的可行实施例并配合图式详细说明如下：
附图说明
图1显示由图2A至图2B所一起构成的本发明燃料电池堆结构的架构图。
图2A显示本发明燃料电池堆结构第一部分的立体分解图。
图2B显示本发明燃料电池堆结构第二部分的立体分解图。
图3显示本发明燃料电池堆结构的立体组合图。
图4显示本发明燃料电池堆结构组合有第一种型态风罩与风扇的立体示意图。
图5显示本发明燃料电池堆结构组合有第二种型态风罩与风扇的立体示意图。
主要组件符号说明
10 燃料电池堆结构
   101A 第一阴极端板
   101B 第二阴极端板
         1011 阴极流道结构
         1012 凹部
         1013 螺孔
         1014 凸盖
         1015 凹孔
         1016 通道
102A 第一燃料电池模块
102B 第二燃料电池模块
        1021 阴极集电板
              10211 洞孔
              10212 螺孔
              10213 洞孔
        1022  膜电极组
        1023  黏合胶片
              10231 容置空间
              10232 螺孔
              10233 洞孔
        1024   定位板
              10241 容置空间
              10242 螺孔
              10243 洞孔
        1025  集电片
              10251 片体
    103     阳极流道板
          1031   阳极燃料注入口
          1032   阳极燃料流出口
          1033   阳极流道结构
          1033   洞孔
          1034   螺孔
          1035   洞孔
    104    第一垫片
         1041    螺孔
         1042    洞孔
    106    第二垫片
         1061    螺孔
  108  螺件
  110  压板
         1101    螺孔
20  第一风罩
21  钩合部
30  第一风扇
40  第二风罩
41  钩合部
50  第二风扇
具体实施方式
图1显示由图2A至图2B所一起构成的本发明燃料电池堆结构的架构图，图2A显示本发明燃料电池堆结构第一部分的立体分解图，图2B显示本发明燃料电池堆结构第二部分的立体分解图，以及图3显示本发明燃料电池堆结构的立体组合图。在图1至图3中，本发明燃料电池堆结构10主要包括：一片第一阴极端板101A、第一燃料电池模块102A、一片第一阳极流道板103、第二燃料电池模块102B与第二阴极端板101B，以下将分别详述该些构件。
第一燃料电池模块102A、第二燃料电池模块102B皆采用相同结构，以及各个燃料电池模块102A、102B分别包括：一片阴极集电板1021、至少一个以上的膜电极组1022、一片黏合胶片1023、一片定位板1024、至少一片以上的集电片1025。
阴极集电板1021设置有复数个贯穿洞孔10211，以及阴极集电板1021的周围设置有螺孔10212与洞孔10213。该些洞孔10211用来让阴极燃料以及阴极生成物通过。阴极集电板1021的基材可以选择采用抗化性非导体工程塑料基板、塑料碳基板、FR4基板、FR5基板、环氧树酯基板、玻纤基板、陶瓷基板、高分子塑化基板、复合式材料基板、印刷电路基材等其中一种。
膜电极组1022的具体实施例乃可以采用相关习知技艺，例如可以直接实行由质子交换膜所作成的直接甲醇膜电极组。
黏合胶片1023具有至少一个容置空间10231，且该些容置空间10231用来分别容置该些膜电极组1022。黏合胶片1023的周围设置有螺孔10232与洞孔10233。黏合胶片1023的材质可以采用PP胶。
定位板1024具有至少一个容置空间10241，且该些容置空间10241用来容置该些集电片1025。定位板1024的周围设置有螺孔10242与洞孔10243。定位板1024的基材可以选择采用抗化性非导体工程塑料基板、塑料碳基板、FR4基板、FR5基板、环氧树酯基板、玻纤基板、陶瓷基板、高分子塑化基板、复合式材料基板、印刷电路基材等其中一种。
集电片1025乃设置一个向外延伸而出的片体10251，而片体10251的功能主要是用来作为该些膜电极组1022的串联或并联的电气性连接的使用。集电片1025设置复数个洞孔，而该些洞孔用来让阳极燃料以及阳极生成物通过。集电片1025的材料采用导电材料，且同时最好是具备抗腐蚀及/或防酸的抗化性物理性质，例如其可以选择不锈钢(SUS316)片、金箔、钛金属、石墨材料、碳金属化合物材料、金属合金片及低阻抗的高分子导电片等其中一种。
阳极流道板103进一步设置一个阳极燃料注入口1031(INLET)，以及一个阳极燃料流出口1032(OUTLET)。阳极燃料注入口1031与阳极燃料流出口1032用来作为燃料电池堆结构10所使用阳极燃料的单一出入口。阳极流道板103为双面阳极流道板，其两相对立表面各设有朝向第二方向的阳极流道结构1033，例如实行为沿垂直方向而设置的阳极流道结构1033。阳极流道板103的周围设置有螺孔1034与洞孔1035。阳极流道板103的基材可以选择采用抗化性非导体工程塑料基板、塑料碳基板、FR4基板、FR5基板、环氧树酯基板、玻纤基板、陶瓷基板、高分子塑化基板、复合式材料基板、印刷电路基材等其中一种。
第一阴极端板101A与第二阴极端板101B采用为相同结构，两者皆为单面阴极端板，各个阴极端板101A、101B的内侧表面设置有朝向第一方向的阴极流道结构1011，例如实行为沿水平方向而设置的阴极流道结构1011。各个阴极端板101A、101B的外侧表面各设有至少一个凹部1012。此外，第一阴极端板101A与第二阴极端板101B的周围各设置有螺孔1013、凸盖1014、凹孔1015。通道1016乃设置位于该些阴极流道结构1011与螺孔1013、凸盖1014之间。第一阴极端板101A与第二阴极端板101B的基材可以选择采用抗化性非导体工程塑料基板、塑料碳基板、FR4基板、FR5基板、环氧树酯基板、玻纤基板、陶瓷基板、高分子塑化基板、复合式材料基板、印刷电路基材等其中一种。
本发明的第一阴极端板101A与第二阴极端板101B的第一方向阴极流道结构1011垂直于阳极流道板103的第二方向阳极流道结构1033。
第一垫片104设置有至少三个螺孔1041与两个洞孔1042，该些螺孔1041与洞孔1042对应于在阴极流道板105所设的螺孔1054与洞孔1055，以及同时对应于在第一阴极端板101A与第二阴极端板101B所设的螺孔1013与凸盖1014。
第二垫片106设置有至少三个螺孔1061，该些螺孔1061对应于在阴极流道板105所设的螺孔1054，以及同时对应于在第一阴极端板101A与第二阴极端板101B所设的螺孔1013。
第一垫片104与第二垫片106可以采用橡胶材质。
压板110设置有至少两个螺孔1101，且该些螺孔1101对应于在第一阴极端板101A与第二阴极端板101B周围所设的螺孔1013。压板110可以采用硬质金属材质。
在进行组装本发明燃料电池堆结构10时，首先是将两片定位板1024分别贴附于该阳极流道板103相对两外侧，然后将四片集电片1025分别放置于该两片定位板1024的容置空间10241。
接着，将两片黏合胶片1023黏附于该两片定位板1024外侧表面，使得该些集电片1025夹置于该定位板1024与该黏合胶片1023之间。再将四片膜电极组1022分别放置于两片黏合胶片1023的两个容置空间10231内，使得集电片1025分别接触于该四片膜电极组1022的阳极位置与阴极位置，而成为阳极集电片1025与阴极集电片1025，同时集电片1025延伸的片体10251也会伸出两片定位板1024外。
接着，将两片阴极集电板1021黏附于该两片黏合胶片1023外侧表面，来将四片膜电极组1022夹置于定位板1024与黏合胶片1023之间。之后将两片第一垫片104与四片第二垫片106分别贴附于该第一阴极端板101A与第二阴极端板101B的内侧表面，以及将各三片压板110分别贴附于该第一阴极端板101A与该第二阴极端板101B的外侧表面的凹部1012，接着将该第一阴极端板101A与该第二阴极端板101B分别贴附于该两片阴极集电板1021的外侧表面，使得该些第一垫片104与第二垫片106夹置于该第一阴极端板101A与该第二阴极端板101B之间。
最后将复数根螺件108依序分别穿过该燃料电池堆结构10的第一阴极端板101A、第一燃料电池模块102A、阳极流道板103、第二燃料电池模块102B、第二阴极端板101B，以及复数个第一垫片104、第二垫片106与压板110的螺孔，以组装完成本发明燃料电池堆结构10。
如图4所示，本发明第一风罩20两侧设有对应的钩合部21，而第一风罩20以钩合部21钩合燃料电池堆结构10相对两外侧第一阴极端板101A与第二阴极端板101B的凹孔1015，藉此将第一风罩20结合于燃料电池堆结构10。第一风扇30结合于第一风罩20。
如图5所示，本发明第二风罩40两侧设有对应的钩合部41，而第二风罩40以钩合部41钩合燃料电池堆结构10相对两外侧第一阴极端板101A与第二阴极端板101B的凹孔1015，藉此将第二风罩40结合于燃料电池堆结构10。第二风扇50结合于第二风罩40。
第一风扇30与第二风扇50例如可以选择采用鼓风扇、风扇等，其主要功能是提供气体流动的推进力，使得外界的空气以及阴极生成物能够在燃料电池堆结构10中流动。
在前述实施例，该些洞孔1042、10213、10243、1035是用来分别让阳极燃料与阳极生成物能够流通的通道。该些凸盖1014是用来封闭盖住在位于燃料电池堆结构10最外两侧面的该些洞孔1042。
在前述实施例，通道1016是用来至少让阴极燃料能够流通的通道。
本发明燃料电池堆结构10乃具备组装容易的特色，此项即为本发明的优点与有益效果所在。
但以上所述，仅为本发明的较佳实施例，当不能用以限定本发明可实施的范围，凡熟悉于本技艺人士所明显可作变化与修饰，皆应视为不悖离本发明的实质内容。

Claims (16)

1、一种燃料电池堆结构，包括：一片第一阴极端板(101A)、一第一燃料电池模块(102A)、一片阳极流道板(103)、一第二燃料电池模块(102B)、一片第二阴极端板(101B)，由上而下堆栈而成；
其中该第一燃料电池模块(102A)、该第二燃料电池模块(102B)为相同结构，以及各个燃料电池模块(102A、102B)分别包括：
一片阴极集电板(1021)；
至少一个以上的膜电极组(1022)；
一片黏合胶片(1023)，具有至少一个容置空间，且该些容置空间用来分别容置该些膜电极组；
一片定位板(1024)，具有至少一个以上的容置空间；
至少一片以上的集电片(1025)，分别设置于该定位板的该些容置空间；
其中该黏合胶片(1023)用来将该阴极集电板(1021)与该定位板(1024)黏着一起，且该阴极集电板(1021)与定位板(1024)将该些膜电极组(1022)夹层于其间；
其中该第一阴极端板(101A)与该第二阴极端板(101B)为相同结构，各个阴极端板(101A、101B)内侧表面设置有朝向第一方向的阴极流道结构；
其中该阳极流道板(103)两相对表面各设有朝向第二方向的阳极流道结构；
其中该第一方向垂直于该第二方向。
2、如权利要求1所述的燃料电池堆结构，其特征在于：该第一燃料电池模块、该第二燃料电池模块的阴极集电板，分别各设置复数个贯穿洞孔。
3、如权利要求1所述的燃料电池堆结构，其特征在于：其中阳极流道板(103)、阴极集电板(1021)、黏合胶片(1022)、以及定位板(1024)，分别各设置有彼此对应的复数个通孔与复数个螺孔。
4、如权利要求1所述的燃料电池堆结构，其特征在于：其中第一阴极端板(101A)以及第二阴极端板(101B)的内侧表面分别各设置有复数个凸盖与复数个螺孔。
5、如权利要求1所述的燃料电池堆结构，其特征在于：其中第一阴极端板(101A)、以及第二阴极端板(101B)的外侧表面，分别各设置复数个凹部(1012)。
6、如权利要求1所述的燃料电池堆结构，其特征在于：进一步包括：复数个第一垫片(104)以及复数个第二垫片(106)。
7、如权利要求6所述的燃料电池堆结构，其特征在于：其中第一垫片(104)与第二垫片(106)的材质为橡胶。
8、如权利要求1所述的燃料电池堆结构，其特征在于：进一步包括：复数个压板(110)。
9、如权利要求8所述的燃料电池堆结构，其特征在于：其中压板的材质为硬质金属。
10、如权利要求1所述的燃料电池堆结构，其特征在于：其中黏合胶片(1023)的材质为PP胶。
11、如权利要求1所述的燃料电池堆结构，其特征在于：其中第一阴极端板(101A)、第二阴极端板(101B)、定位板(1024)、阳极流道板(103)的基材，选择自抗化性非导体工程塑料基板、塑料碳基板、FR4基板、FR5基板、环氧树酯基板、玻纤基板、陶瓷基板、高分子塑化基板、复合式材料基板、印刷电路基材等其中一种。
12、如权利要求1所述的燃料电池堆结构，其特征在于：其中集电片(1025)设置一个向外延伸而出的片体(10251)。
13、如权利要求1所述的燃料电池堆结构，其特征在于：进一步包括第一风罩(20)，用来结合第一风扇(30)。
14、如权利要求1所述的燃料电池堆结构，其特征在于：进一步包括第二风罩(40)，用来结合第二风扇(50)。
15、如权利要求1所述的燃料电池堆结构，其特征在于：其中该第一阴极端板(101A)与该第二阴极端板(101B)的阴极流道结构，沿水平方向设置。
16、如权利要求1所述的燃料电池堆结构，其特征在于：其中该阳极流道板(103)的阳极流道结构，沿垂直方向设置。
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